package org.example.dataStructure;

import java.util.Scanner;

/**
 * @author yuwl
 * @description 数组模拟循环队列
 * 将数组看做是一个环形的，通过取模的方式来实现
 * 1) 尾索引的下一个为头索引时表示队列满，即将队列容量空出一个作为约定,这个在做判断队列满的时候需要注意 (rear+1)%maxSize==front [满]
 * 2) rear == front [空]
 * @since 2024-02-28 14:15
 */
public class CircleQueue {

    /**
     * 数组最大长度
     */
    private int maxSize;

    /**
     * 指向循环队列的第一个元素，默认值为0
     */
    private int front;

    /**
     * 指向循环队列的最后一个元素，默认值为0
     */
    private int rear;

    /**
     * 模拟循环队列，用于存放数据
     */
    private int[] arr;

    public CircleQueue(int arrMaxSize) {
        this.maxSize = arrMaxSize;
        this.arr = new int[maxSize];
    }

    /**
     * 判断队列是否满
     * @return
     */
    public boolean isFull() {
        return (rear + 1) % maxSize == front;
    }

    /**
     * 判断队列是否为空
     * @return
     */
    public boolean isEmpty() {
        return rear == front;
    }

    /**
     * 添加数据到队列
     * @param n
     */
    public void addQueue(int n) {
        if (isFull()) {
            System.out.println("队列满，不能加入");
            return;
        }
        // 直接将数据加入
        arr[rear] = n;
        // 将rear后移，必须考虑取模
        rear = (rear + 1) % maxSize;
    }

    /**
     * 从队列取出数据
     * @return
     */
    public int getQueue() {
        if (isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("队列空，没有数据");
        }
        // 1.先把front对应的值保留到一个临时变量
        int val = arr[front];
        // 2.将front 后移，考虑取模
        front = (front + 1) % maxSize;
        // 3.返回结果
        return val;
    }

    /**
     * 遍历队列所有数据
     */
    public void showQueue() {
        if (isEmpty()) {
            System.out.println("队列为空，没有数据");
            return;
        }
        // 从front开始遍历，遍历多少个数据
        for (int i = front; i < front + size(); i++) {
            System.out.printf("arr[%d]=%d\n", i % maxSize, arr[i % maxSize]);
        }
    }

    /**
     * 获取当前队列的有效数据个数
     * @return
     */
    public int size() {
        // rear = 2
        // front = 1
        // maxSize = 3
        return (rear + maxSize - front) % maxSize;
    }

    /**
     * 显示队列的头数据，注意不是取出数据
     * @return
     */
    public int headQueue() {
        if (isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("队列空，没有数据");
        }
        return arr[front];
    }

    /**
     * 验证步骤：
     * type	val	front	rear
     * a 		5	0		1
     * a		3	0		2
     * a		7	0		3
     * g		5	1		3
     * a 		9	1		0
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("测试数组模拟循环队列");
        //创建一个循环队列，大小设置为4，其实队列的有效数据最大是3
        CircleQueue queue = new CircleQueue(4);
        // 接收用户输入
        char key;
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        boolean loop = true;
        while (loop) {
            System.out.println("s(show): 显示队列");
            System.out.println("e(exit): 退出程序");
            System.out.println("a(add): 添加数据到队列");
            System.out.println("g(get): 从队列取出数据");
            System.out.println("h(head): 查看队列头的数据");
            // 接收一个字符
            key = scanner.next().charAt(0);
            switch (key) {
                case 's':
                    queue.showQueue();
                    break;
                case 'a':
                    System.out.println("输入一个数：");
                    int val = scanner.nextInt();
                    queue.addQueue(val);
                    break;
                case 'g':
                    try {
                        int res = queue.getQueue();
                        System.out.printf("取出的数据是：%d\n", res);
                    } catch (Exception e) {
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case 'h':
                    try {
                        int res = queue.headQueue();
                        System.out.printf("队列的头数据是：%d\n", res);
                    } catch (Exception e) {
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case 'e':
                    scanner.close();
                    loop = false;
                    break;
            }
        }
        System.out.println("程序退出");
    }

}
